膵β細胞におけるインスリン分泌調節に寄与する細胞内メカニズムの解明

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11670097
• 研究機関: 静岡県立大学
• 研究代表者: 石川 智久 静岡県立大学, 薬学部, 助教授 (10201914)
• 研究分担者: 田辺 由幸 静岡県立大学, 薬学部, 助手 (10275109) ; 小原 一男 静岡県立大学, 薬学部, 講師 (60117611)
• キーワード: ランゲルハンス氏島 / β細胞 / ラット / NO / NO合成酵素 / Ca^<2+> / グルコース / DAF-2

研究概要

一酸化窒素NOは、生体内の多くの臓器で産生され、多彩な生理機能を示す。我々は既に、ラット膵ラ氏島β細胞において、NOがglucoseによるインスリン分泌を低濃度では増加させ、高濃度では減少させることを証明した。今年度は、膵ラ氏島におけるNO産生細胞の同定およびその産生機序の解明を目的として以下の実験を行った。
まず、免疫細胞学的手法を用いて、生理的なNOの産生に関与していると考えられる構成型NO合成酵素(cNOS)の膵ラ氏島における分布を検討した。cNOSであるNOS1あるいはNOS3に対する抗体、およびα細胞、β細胞の指標としてそれぞれ抗グルカゴン抗体、抗インスリン抗体を用いることにより、単離したラ氏島を免疫二重染色し、共焦点レーザー顕微鏡により観察した。その結果、NOS1はα細胞、β細胞の両方に存在することが証明された。一方、NOS3はβ細胞には存在するが、α細胞には存在しないことが示唆された。
次に、各ラ氏島細胞におけるNO産生を測定するために、NO蛍光指示薬であるDAF-2DAを単離した膵ラ氏島に負荷し、共焦点レーザー顕微鏡を用いた画像解析により細胞内NO量の変化を測定した。その結果、グルコースがβ細胞の細胞内NO量を濃度依存的に上昇させることを証明した。このグルコースによるNO産生増加作用は、L型電位依存性Ca^<2+>チャネル阻害薬であるニカルジピンによって消失した。また、膵ラ氏島から分散させたβ細胞においても、グルコース刺激によりβ細胞内NO量は増加した。
以上の結果より、膵ラ氏島β細胞にはcNOSであるNOS1とNOS3の両アイソフォームが存在し、グルコース刺激によりβ細胞内Ca^<2+>濃度が上昇すると、両方あるいはいずれかのcNOSが活性化されてβ細胞内でNOが産生され、このNOが生理的なインスリン分泌調節に寄与している可能性が示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Makoto Kimura, et al.: "Specific inhibition of stretch-induced increase in L-type calcium channel currents by herbimycin A in canine basilar arterial myocytes"Br.J.Pharmacol.. 130. 923-931 (2000)
• [文献書誌] Tomoyuki Saitou, et al.: "Characterization of whole-cell currents elicited by mechanical stimulation of Xenopus oocytes"Pflugers Arch.. 440. 858-865 (2000)
• [文献書誌] Kazuo Obara, et al.: "Effects of microtubules and microfilaments on [Ca^<2+>]_i and contractility in a reconstituted fibroblast fiber"Am.J.Physiol.Cell Physiol.. 279. C785-C796 (2000)
• [文献書誌] Koji Nobe, et al.: "Preferential role of intracellular Ca^<2+> stores in regulation of isometric force in NIH 3T3 fibroblast fibres"J.Physiol.(Lond.). 529. 669-679 (2000)
• [文献書誌] Yoshiyuki Tanabe, et al.: "Mechanical stretch augments PDGF receptor β expression and protein tyrosine phosphorylation in pulmonary artery tissue and smooth muscle cells"Mol.Cell.Biochem.. 103-113 (2000)
• [文献書誌] Naohiro Masumoto, et al.: "Attenuation of pressure-induced myogenic contraction and tyrosine phosphorylation by fasudil, a cerebral vasodilator, in rat cerebral artery"Br.J.Pharmacol.. 130. 219-230 (2000)